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申请/专利权人：安徽大学

摘要：本发明提供了基于电热多物理场随机FDTD的电磁辐射强度评估方法，属于生物医学应用领域，包括如下步骤：采用人体组织材料皮肤、肌肉和脂肪构建人体分层模型，并将其划分为多个网格；将人体组织材料的电学特性参数均值输入并储存到对应材料的网格中，得到电学特性参数均值网格；计算电学特性参数均值网格内任一时刻的电磁场均值；将人体组织材料的电学特性参数的方差输入并储存到对应材料的网格中，计算电磁场方差；将人体组织材料的热学特性参数均值输入并储存到对应材料的网格中，计算热分析源；根据热传导方程计算热学特性参数均值网格内任一时刻的温度均值，并迭代计算温度方差；通过温度均值和温度方差判断电磁波辐射对人体温度的影响。

主权项：1.基于电热多物理场随机FDTD的电磁辐射强度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：采用人体组织材料皮肤、肌肉和脂肪构建人体分层模型，并将人体分层模型划分为多个网格；将人体组织材料皮肤、肌肉和脂肪的电学特性参数均值输入并储存到对应材料的网格中，得到电学特性参数均值网格；使用麦克斯韦方程计算电磁波辐射在所述电学特性参数均值网格内任一时刻的电磁场均值；将人体组织材料皮肤、肌肉和脂肪的电学特性参数的方差输入并储存到对应材料的网格中，得到电学特性参数的方差网格，计算电磁场方差；根据电磁场均值及电磁场方差计算得到电磁功率散耗密度，并将其作为热分析源；将人体组织材料皮肤、肌肉和脂肪的热学特性参数均值输入并储存到对应材料的网格中，得到热学特性参数均值网格；根据热传导方程及所述热分析源计算所述热学特性参数均值网格内任一时刻的温度均值，并在计算温度均值的迭代中加入推导的随机FDTD方程以计算温度方差；通过温度均值和温度方差判断电磁波辐射对人体温度的影响；所述麦克斯韦方程为： 式中，E为电场强度，H为磁场强度，ε表示媒质的介电常数，μ为媒质的磁导率，σe为电导率，σm为磁导率，t表示时间，Ji为电流密度，Mi为磁流密度；所述电磁场均值的计算方程为： 其中，k为第k个网格，n为第n个时间步，εr为相对介电常数，ε0为在自由空间中媒质的介电常数，Δt为时间步长，Δz为z方向上的网格大小，σe为电导率，μ为媒质的磁导率，为电场在第k个网格处第n个时间步时的x方向上的分量，为电场在第k个网格处第n+1个时间步时的x方向上的分量，为电场在第k+1个网格处第n个时间步时的x方向上的分量，为磁场在第k+12个网格处第n+12个时间步时的y方向上的分量，为磁场在第k-12个网格处第n+12个时间步时的y方向上的分量，为磁场在第k+12个网格处第n-12个时间步时的y方向上的分量；所述电磁场方差的计算公式为： 式中，为电场在第k个网格处第n+1个时间步时的x方向上的分量的标准差，相对介电常数的均值，为电导率的均值，为电场在第k个网格处第n个时间步时的x方向上的分量的标准差，为磁场在第k+12个网格处第n+12个时间步时的y方向上的分量的标准差，为磁场在第k-12个网格处第n+12个时间步时的y方向上的分量标准差，σ{εr}为相对介电常数的标准差，σ{σe}为磁导率的标准差，表示εr和E之间的相关系数，为σe和E之间的相关系数，为εr和之间的相关系数，为σe和之间的相关系数；所述由电场产生的热源根据方程Q＝σeE计算得出，所述温度均值由热传导方程推导得出，其推导过程如下： 式中，Tn+1k为第k个网格在第n+1个时间步时的温度，Tnk为第k个网格在第n个时间步时的温度，ρm是材料密度，cp是比热容，T表示温度，t是时间，k是热导率，Q是热分析源，即电磁功率散耗密度，i，j，k表示网格的坐标位置；所述温度方差的计算公式如下： 式中，σ{Tn+1i,j,k}为坐标为i，j，k的网格在第n+1个时间步时的温度的标准差，σ{Tni,j,k}为坐标为i，j，k的网格在第n个时间步时的温度的标准差，σ{ρm}为材料密度的标准差，σ{cp}为比热容的标准差，σ2为方差，表示ρm和T之间的相关系数，表示cp和T之间的相关系数。

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